Mikro- und Nanoplastik

An den Auswirkungen, die Kunststoffabfälle in Meeren und Gewässern auf natürliche Lebensräume und die Tierwelt haben können, besteht weltweites Interesse. Die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) hat nunmehr erste Schritte in Richtung einer zukünftigen Bewertung potenzieller Risiken für Verbraucher durch Mikro- und Nanokunststoffe in Lebensmitteln, insbesondere Meeresfrüchten, unternommen. Das EFSA-Gremium für Kontaminanten in der Lebensmittelkette (CONTAM) hat die vorhandene Literatur zu dieser Thematik umfassend ausgewertet und festgestellt, dass die Daten über Auftreten, Toxizität und Verbleib dieser Materialien für eine vollständige Risikobewertung noch unzureichend sind. Allerdings zeigte sich auch, dass die Nanokunststoffe besondere Aufmerksamkeit verlangen und Forschungsschwerpunkte erforderlich sind, um die vorhandenen Wissenslücken zu schließen und um zu einer sachgerechten Beurteilung möglicher gesundheitlicher Risiken für den Menschen zu gelangen.

Definitionen und Anlass der Untersuchung

Der weltweit stetig zunehmende Einsatz von Kunststoffen hat große Flächen schwimmenden „Plastikmülls“ in den Meeren geschaffen („Plastiksuppe“). Es wurden bereits Flächen so groß wie Frankreich gesichtet, und dieser schwimmende Plastikmüll zersetzt sich allmählich in kleine Partikel, die zu Mikro- und Nanokunststoffen werden. Es gibt aber auch Pellets, Flocken, Sphäroide und Kügelchen, die in diesen Größen hergestellt werden und in die Umwelt gelangen können. Nach einer Definition der EFSA haben Mikrokunststoffe eine Größe von 0,1 bis 5 000 Mikrometer (μm), d. h., 5 Millimeter (mm). Nanokunststoffe messen zwischen 0,001 und 0,1 μm (1 bis 100 Nanometer (nm)).

Die nunmehr vorliegende Stellungnahme geht auf ein Ersuchen des Bundesinstituts für Risikobewertung (BfR) zurück. Gegenwärtig bestehen für Mikroplastik und Nanoplastik als Kontaminanten in Lebensmitteln keine gesetzlichen Regelungen. Allerdings existieren in der EU zahlreiche Vorschriften in Hinblick auf Abfälle, die in das Meer gelangen. Diese betreffen die Ursachen des Eintrages und nachteilige Einflüsse auf das Biosystem und schließen Mikroplastikpartikel ein. Offen sind jedoch Fragen im Zusammenhang mit dem Vorkommen dieser Stoffe in Meeresfrüchten im weitesten Sinne und die Beurteilung möglicher gesundheitlicher Risiken für den Verbraucher.

Das EFSA-Gutachten: Inhaltliche  Fokussierung und Aussagen

Das Gutachten der EFSA-Expertengruppe unterscheidet zwischen Fragestellungen, die mit Mikroplastik bzw. Nanoplastik zusammenhängen. Die Thematik wurde ausschließlich aus der Sicht der Lebensmittelsicherheit behandelt. Mit dem Bereich der natürlichen Lebensräume und der Tierwelt befassen sich andere Organisationen, wie beispielsweise eine gemeinsame Expertengruppe für die wissenschaftlichen Aspekte des marinen Umweltschutzes der Vereinten Nationen. Auch liegt eine neue Studie über Maßnahmen zur Bekämpfung von Meeresabfällen vor, die von der Generaldirektion Umwelt der Europäischen Kommission in Auftrag gegeben wurde. Die Europäische Umweltagentur (EUA) hat einen umfassenden Bericht über den Zustand der europäischen Meere vorgelegt. Diese letztgenannten Gutachten bzw. Stellungnahmen sind naturgemäß auch für die Arbeit der EFSA mit ihrem Fokus auf die Lebensmittelsicherheit von erheblicher Bedeutung.

Die Ergebnisse der Stellungnahme der EFSA-Expertengruppe über Kontaminanten in der Lebensmittelkette können in den wesentlichen Aussagen wie folgt zusammenfasst werden:

Mikroplastikpartikel in Lebens- mitteln: Stand des Wissens

• Methoden zur Identifizierung und Quantifizierung von Mikroplastik in Lebensmitteln einschließlich Meeresfrüchten werden in der Literatur beschrieben. Allerdings wird in einigen dieser Studien nicht klar, ob eine Kontamination aus der Luft oder über die eingesetzten Gegenstände und Geräte ausgeschlossen werden kann. Auch ist nicht immer eindeutig klargestellt, wie ein Partikel als „Plastik“ identifiziert wurde. Grundsätzlich gehen die Methoden zum Nachweis von Mikroplastik in mehreren Schritten vor:
  – Extraktion und Entfernung biologischer Materialien;
  – Nachweis und Quantifizierung (Zählung) der Plastikpartikel;
  – Charakterisierung der Art des Plastikmaterials.
• Die Zählung erfolgt durch Untersuchungen mit dem bloßen Auge oder mithilfe eines Mikroskops. Die Mikroplastikpartikel liegen in unterschiedlichen Formen wie Mikrofasern, fragmentierten Kügelchen oder auch als „Film“ vor. Moderne Techniken zur Charakterisierung und Identifizierung der Art der Plastikpartikel sind die Fourier-Transform- Infrarotspektrometrie (FT-IR) und die Raman-Spektrometrie. Eine andere Technik zur Gewinnung struktureller Informationen der Plastikmaterialien ist die Pyrolyse-Gaschromatografie/ Massenspektrometrie (GC/MS). Dabei erfolgt eine Identifizierung durch einen Vergleich mit Standardspektren oder Plastik-Pyrogen.
• Es liegen keine Informationen in der Literatur über das Schicksal von Mikroplastik während der Verarbeitung von Meeresfrüchten vor. Der Verzehr  dieser Produkte erfolgt aber im Regelfall nach entsprechender Aufbereitung. So wird beispielsweise beim Fischverzehr der Magen-Darm-Trakt entfernt. Da sich hier die meisten Mikroplastikpartikel finden dürften, erfolgt durch die Entfernung des Gastrointestinaltraktes eine deutliche Reduktion der Exposition im Vergleich mit dem Verzehr eines ganzen Fisches. Diese Aussage gilt allerdings nicht für Muscheln und bestimmte kleinere Fischarten.
• Mikroplastikpartikel stammen allerdings nicht allein aus dem Lebensmittel „als solchem“. Vielmehr sind in diesem Zusammenhang auch Prozesswasser, die Luft oder die Freisetzung derartiger Partikel aus Geräten und Ausrüstungsgegenständen sowie Textilien zu beachten. Allerdings liegen über diesen Bereich keine verlässlichen Daten vor. Auch sind die Auswirkungen von bestimmten Verarbeitungsprozessen wie Kochen oder Backen auf den Gehalt an Plastikpartikel nicht bekannt.
• Bei marinen Organismen liegen Hinweise dafür vor, dass Mikroplastikpartikel bestimmten Transfermechanismen unterliegen. So wird Fischmehl in der Geflügelproduktion und in der Schweinefütterung eingesetzt, sodass Mikropartikel auch in Lebensmitteln nicht-mariner Herkunft vorhanden sein können. Allerdings liegen in diesem Bereich keine verlässlichen Daten vor. Auch beziehen sich die verfügbaren Daten auf bestimmte Meeresfrüchte wie Fisch, Shrimps und Muscheln sowie auf einige Lebensmittel wie Honig, Bier und Tafelsalz.
• Die Angaben über den Gehalt an Mikroplastikpartikeln erfolgt in unterschiedlichen Einheiten wie beispielsweise die Anzahl der Partikel/Meeresorganismen oder Anzahl der Partikel/g Feuchtgewicht. Daher ist es nicht immer möglich, die Ergebnisse zu vergleichen. Die Konzentration der Mikroplastikpartikel in marinen Tierarten wird im Magen, dem Gastrointestinaltrakt oder dem gesamten Verdauungstrakt ermittelt.
• Bei Fischen liegt die durchschnittliche Anzahl der Partikel pro Fisch zwischen 1 und 7, und in Shrimps wurden durchschnittlich 0,75 Partikel/g gefunden. In Muscheln liegt die durchschnittliche Anzahl der Partikel zwischen 0,2 und 4/g. In Honig wurden 0,166 Fasern/g und 0,009 Fragmente/g gefunden. In Bier ließen sich Fasern, Fragmente und Plastikkörnchen in folgenden Mengen nachweisen: 0,025, 0,033 und 0,017/ml. In Tafelsalz lagen die gefundenen Zahlen an Mikroplastikpartikeln zwischen 0,007 und 0,68 Partikel/g.
• Mikroplastik kann auch Zusätze enthalten, und Plastikpartikel können andere Kontaminanten adsorbieren. So wurde der Transfer von Kontaminanten wie persistenten organischen Verbindungen über Plastikpartikel berichtet, und es kann auch auf diese Weise zu einer Anreicherung („Biomagnification“) kommen.
• Schalentiere wie Muscheln werden ohne Entfernung des Verdauungstraktes verzehrt und stellen daher ein konservatives Szenario der Mikroplastikexposition im Vergleich zu Fischen und anderen Meeresfrüchten dar. Unter Berücksichtigung der höchsten in Muscheln gefundenen Mikroplastikzahlen und dem Verzehr von 225 g in einer Muschelportion würde dieses zu einer Exposition von 900 Mikroplastikpartikeln führen. Weitere Annahmen führen zu einer Exposition von 7 μg Plastik. Allerdings würde diese Plastikmenge nur eine geringe Auswirkung auf die Exposition gegenüber anderen „transportierten“ Kontaminanten wie PCB, Bisphenol A und polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) haben.

Nanoplastik: Dringender Forschungsbedarf

Über Nanoplastikpartikel (im oben definierten Größenbereich) liegen nur äußerst begrenzte Informationen vor. Diese Partikel können durch Fragmentierung von Mikroplastikpartikeln entstehen. Sie können aber auch ihre Ursache haben in künstlich hergestellten Materialien, beispielsweise in industriellen Prozessen. Zur Identifizierung und Quantifizierung von Nanoplastikpartikeln in Lebensmitteln liegen keine analytischen Methoden vor. Allerdings kann wohl davon auszugehen sein, dass die für Mikroplastik eingesetzte analytische Strategie auch in diesem Bereich anwendbar sein dürfte.

Auch über das Schicksal von Nanoplastikpartikeln während der Verarbeitung von Meeresfrüchten sind keine Informationen vorhanden. Als weitere Eintragsquellen sind auch hier Verarbeitungshilfsstoffe, Wasser, Luft und Ausrüstungsgegenstände bzw. Maschinen und Textilien zu nennen. Allerdings ist hier ebenfalls keine ausreichende Information verfügbar. Über das Schicksal von Nanoplastikpartikeln im Verdauungstrakt ist kaum etwas bekannt. Die verfügbaren Daten zur Toxikokinetik betreffen lediglich Absorption und Distribution, nicht aber Stoffwechselmechanismen und Ausscheidung.

Nanoplastikpartikel können in Zellen eindringen. Allerdings sind die Konsequenzen für die menschliche Gesundheit unbekannt. Zwar zeigen einige künstlich hergestellte Nanomaterialien toxische Effekte. Diese sind jedoch für eine Risikobewertung unzureichend, und es ist auch nicht möglich, die Daten von einem Nanomaterial auf ein anderes zu übertragen.

Empfehlungen der EFSA-Experten

• Für Mikroplastikpartikel müssen die analytischen Verfahren weiter entwickelt und standardisiert werden, um das Vorhandensein, die Identität und die Quantitäten in Lebensmitteln zu ermitteln. Eine Qualitätssicherung in der Analytik ist unumgänglich.
• Zur Ermittlung der Exposition sind die Daten zum Vorkommen der Mikroplastikpartikel unverzichtbar, insbesondere für kleinere Partikel (< 150 μm). Dieses ist eine Voraussetzung zur Ermittlung der nahrungsbedingten Exposition.
• Forschungsarbeiten zur Toxizität einschließlich von Untersuchungen über örtliche Effekte im Verdauungstrakt werden benötigt, insbesondere für die Partikel geringerer Größe. Gleiches gilt für den Abbau der Mikroplastikpartikel und die mögliche Bildung von Nanoplastikpartikeln im humanen Verdauungstrakt, um Schritt für Schritt zu aussagekräftigeren Risikobewertungen zu kommen.
• Für Nanoplastikpartikel gelten grundsätzlich die gleichen Herausforderungen im analytischen Bereich mit dem Ziel, Vorkommen, Identität und Mengen sicher zu ermitteln. Daten zur Exposition sind ebenso unverzichtbar wie weitere Forschungsarbeiten zur Toxikokinetik und Toxizität.

Bedeutung des EFSA-Statements  für die Lebensmittelwirtschaft

Für die Lebensmittelwirtschaft ist die Aussage wichtig, dass Mikroplastikpartikel „als solche“ wahrscheinlich nicht schädlich für den Verbraucher sind. Allerdings sind ein möglicher Grund zur Sorge die hohen Konzentrationen von Schadstoffen anderer Art wie persistente Organochlorverbindungen, polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) oder auch Bisphenol A, die diese Mikrokunststoffe anreichern bzw. sich mit diesen beladen können. Diesem Phänomen und möglichen „Carry-over“-Effekten sollte besondere Aufmerksamkeit gelten.

Da nach der Aufnahme von Mikrokunststoffen in Lebensmitteln diese in den Körper übergehen und unerwünschte Effekte auslösen können, ist die Abschätzung der durchschnittlichen Aufnahme an Kunststoffmikropartikeln („Exposition“) wichtig. Die Möglichkeit, dass künstlich hergestellte Nanopartikel in menschliche Zellen eindringen und die menschliche Gesundheit beeinträchtigen können, macht die Durchführung  entsprechender Forschungsvorhaben besonders dringlich. Die Bearbeitung bzw. Lösung der genannten noch offenen Fragestellungen ist Voraussetzung für eine Risikobewertung und deren Kommunikation.

QUELLEN:
► Pressemitteilung der Europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) vom 23. Juni 2016:
www.efsa.europa.eu/de/press/news/160623
►  Stellungnahme Nr. 13 des Bundesinstituts für Risikobewertung (BfR) vom 30.April 2015:
www.bfr.bund.de/cm/343/mikroplastikpartikel-in-lebensmitteln.pdf
►  EEA Report No 2/2015 („State of Europe`s seas”):
www.kowi.de/Portaldata/2/Resources/horizon2020/coop/EEA-State-of-Europes-Seas.pdf
►  „GESAMP Workshop on Sources, fate and effects of microplastics in the marine environment”:
www.gesamp.org/gesamp-workshop-on-sources_-fate-and-effects-of-microplastics-in-the-marine-environment

► Food & Hygiene Praxis, Behr's Verlag, Ausgabe 03/2016, S. 2ff.